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中国作为世界上最大的铜镍金属矿山资源消费国,平均年产量达到100万t。与此同时,在生产过程中铜镍冶炼渣的排放和大面积堆积问题也成为冶金行业和社会日益关注的焦点。利用铜镍渣制备胶凝材料,既能缓解铜镍冶炼渣大面积堆放问题,又能通过碱激发技术使冶炼后的废渣变废为宝,具有重大的经济和环保效益。本文通过分析新疆喀拉通克铜镍矿冶炼渣的物理化学性质,用碱溶出的实验方法研究铜镍渣中硅、铝和钙元素的溶出率作为理论基础。采用碱激发的方法激发铜镍渣潜在活性,并掺入粉煤灰和矿渣粉等掺合料,制备后期可用于矿山充填的胶凝材料。借助XRD、TG、FTIR和SEM等微观测试手段,对铜镍渣胶凝材料及改性处理后的试样抗压强度增长原因进行深入探索。主要研究内容包括:（1）采用回流沸煮法,通过改变NaOH浓度、溶蚀温度和溶蚀时间,研究铜镍渣中硅、铝和钙元素的溶出率与三者的关系。结果表明当NaOH浓度较低时,硅、铝和钙离子的含量较高,但NaOH浓度上升到0.5mol/L时,硅、铝和钙的溶出率达到最低,分别为41.1mg/L、0.4mg/L和21.5mg/L。硅、铝和钙元素的溶出率都随着溶蚀温度以及溶蚀时间的增加而增加。利用TG、FTIR和SEM测试手段对经不同浓度NaOH溶蚀后铜镍渣的样品进行微观形貌分析,结果发现溶蚀后的铜镍渣内部原本致密的铁橄榄石已经被侵蚀,转而变为破碎状的结构。随着NaOH浓度的上升,橄榄石结构表面出现类似于凝胶状和针棒状的物质,这说明前期溶出的硅、铝和钙元素在铜镍渣表面开始发生水化反应生成沉淀。（2）分别采用单掺水玻璃、NaOH以及水玻璃和NaOH复掺的形式,对铜镍渣进行活性激发,其中水玻璃模数为1。通过测试抗压强度选出各激发剂最优掺量,并利用各种微观测试手段研究其水化过程及水化产物的组成。结果表明:当水玻璃作为激发剂时,铜镍渣胶凝材料各龄期的抗压强度随着Na2SiO3溶液掺量的增多表现出先上升后下降的趋势,其中水玻璃掺量为8%时的强度最高,其28d抗压强度能达到17MPa。在利用NaOH作为激发剂激发铜镍渣潜在活性时,试块的抗压强度较水玻璃作为激发剂时有所下降,但各配比之间相比,试块的抗压强度呈现先上升后下降的态势。NaOH掺量为7%时试块各龄期抗压强度均到达最大,28d抗压强度到达7.9MPa。而掺量过多时抗压强度下降的主要原因是出现泛碱现象。水玻璃和NaOH复掺激发铜镍渣的胶凝活性时效果要优于二者单掺,其中28d抗压强度最高可以达到18.3MPa。而从NaOH掺量角度来看,试块抗压强度表现出先升高后降低的趋势。微观测试结果显示,铜镍渣中的铁橄榄石和镁橄榄石在碱激发过程提供硅源并生成少量的C-S-H凝胶。同时体系生成了另一种以Fe（OH）2或Fe（OH）3为主的凝胶物质,两种絮状胶凝物质使部分惰性组分紧密结合在一起,从而试块强度得到提高。（3）利用粉煤灰和矿渣粉对铜镍渣胶凝材料进行改性,对试块的抗压强度进行测试,同时利用各种微观测试手段表征材料并探索其强度增长机理,结论有:加入粉煤灰后,改性铜镍渣胶凝材料的抗压强度有所提升,同时抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而增加。粉煤灰的加入填补了铜镍渣钙源不足的缺陷,在碱性激发剂的作用下,两者互相提供硅源及铝源使得聚合反应更为剧烈,提高碱激发反应的反应率,从而提高试块的抗压强度。同时在粉煤灰作为矿物掺合料改性铜镍渣胶凝材料时,其抗压强度也随着养护温度和高温养护时间的增加而呈现上升趋势,尤其是早期强度上升了60%以上。当矿渣粉作为矿物掺合料加入铜镍渣胶凝材料改性后,试块的抗压强度有明显的提升,其中50%掺量的矿渣粉强度最高,在实际工程中可以代替普通硅酸盐水泥。借助XRD、FTIR和SEM等微观测试手段对矿物掺合料改性后的铜镍渣胶凝材料的水化产物及形貌进行分析,确定其反应产物为无定型的C-S-H凝胶和碳酸钙晶体。